NL8000115A

NL8000115A - HYDRAULIC MOTOR FOR LARGE TORQUE.

Info

Publication number: NL8000115A
Application number: NL8000115A
Authority: NL
Original assignee: Noord Nederlandsche Maschf
Priority date: 1980-01-08
Filing date: 1980-01-08
Publication date: 1981-08-03
Also published as: DE3049594A1; SE8100047L; FI804068L; ES498390A0; DK2681A; FR2473122A1; IT1134966B; DE8034937U1; IT8119043A0; CA1163861A; JPS56104168A; GB2067248A; ES8200443A1; GB2067248B; BE886976A; SE449894B; FR2473122B1

Description

hi - Λ VO 870¼hi - Λ VO 870¼

Hydraulische motor voor grote koppels.Hydraulic motor for large torques.

De uitvinding heeft betrekking op een hydraulische zuigermotor, die bij een laag toerental een groot koppel kan afgeven aan een uitgaande as.The invention relates to a hydraulic piston motor which can deliver a large torque to an output shaft at a low speed.

Bij de huidige stand der techniek wordt indien een 5 groot uitgangskoppel bij een laag toerental gewenst wordt, veelal gebruik gemaakt van een snellopende zuigermotor gekoppeld met een tandwielvertragingsinrichting. Een bezwaar hiervan is, dat een tand-wielvertragingsinrichting omvangrijk en zeer duur isIn the current state of the art, if a large output torque at a low speed is desired, use is often made of a fast-running piston motor coupled to a gear reduction device. A drawback of this is that a gear reduction gear is bulky and very expensive

Het is ook bekend een langzaam lopende hydraulische 10 motor te gebruiken, waarvan de uitgaande as direkt aan de last kan worden gekoppeld. Door het lage toerental van de motor komen de niet ideale rondloopeigenschappen echter zeer sterk naar voren. Dit betekent dat de afzonderlijke werkslagen van de motor zich ook als zodanig doen voelen aan de uitgangsas van de motor.It is also known to use a slow-running hydraulic motor, the output shaft of which can be coupled directly to the load. However, due to the low speed of the motor, the non-ideal run-out characteristics are very pronounced. This means that the individual working strokes of the motor also feel as such on the output shaft of the motor.

15 De reden dat men in de praktijk aan de belastingzijde vaak weinig merkt van de gebrekkige rondloop is de veelal grote mas-satraagheid van de last, die het stoten van de motor als het ware egaliseert. Dit betekent, dat de motor periodiek wordt afgeremd en versneld door de in beweging zijnde last. Dit laatste heeft veer 20 tot gevolg, dat in de aansluitleidingen van de pomp, die de motor voedt, schokgolven ontstaan,, waardoor de pomp defekt kan raken.The reason that in practice on the load side often little is noticed of the defective run-out is the often great mass inertia of the load, which, as it were, equalizes the impact of the motor. This means that the motor is periodically braked and accelerated by the moving load. The latter results in spring 20 causing shock waves to form in the connecting lines of the pump supplying the motor, which may cause the pump to malfunction.

De oorzaak hiervan wordt veelal ten onrechte in de pomp gezocht, i omdat de schokgolven van zo'n korte duur zijn, dat een manometer deze schokgolven niet registreert.The cause of this is often wrongly sought in the pump, because the shock waves are of such a short duration that a pressure gauge does not register these shock waves.

25 De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te on dervangen door een motor met goede rondloopeigenschappen ter beschikking te ‘stellen.The object of the invention is to obviate the outlined drawbacks by providing a motor with good running characteristics.

Uitgaande van een hydraulische motor waaraan in bedrijf een per tijdseenheid constante hoeveelheid vloeistof wordt 30 toegevoerd kan theoretisch op eenvoudige wijze worden vastgesteid, dat voor zuivere rondloop, dat wil zeggen dat de as van de motor 800 0 1 15 I ·» -2- eenparig roteert, het volgende moet gelden: z £ d S. ,, = constant (1) i = 1 l/d“ waarin de werkslag van zuiger i, z het aantal zuigers, en et de 5 boekverdraaiing van de uitgaande as is.Starting from a hydraulic motor to which a quantity of liquid which is constant per unit time is supplied during operation, theoretically it is possible to solidify in simple manner, that for pure run-out, ie the shaft of the motor 800 0 1 15 I rotates, the following should apply: z £ d S. ,, = constant (1) i = 1 l / d “where the working stroke of piston i, z is the number of pistons, and the 5 book rotation of the output shaft.

Een conventionele motor met een krukas en drijfstangen kan nimmer aan deze voorwaarde voldoen.A conventional engine with a crankshaft and connecting rods can never meet this condition.

Wel kan in beginsel aan deze voorwaarde worden voldaan door de zuigers te dwingen zich te bewegen volgens een schablone.In principle, however, this condition can be met by forcing the pistons to move according to a scale.

10 In het verleden zijn motoren ontwikkeld bestaande uit een op een as aangebrachte rotor, waarin een aantal radiale cilinders zijn uitgespaard. Rondom de rotor van een dergelijke motor is een schablone in de vorm van een krans geplaatst die aan de binnenzijde is voorzien van lobben. Tegen deze lobben steunen tot buiten 15 de cilinders reikende, van rollen voorziene delen van in de cilinders geplaatste zuigers.In the past, motors have been developed consisting of a rotor mounted on a shaft, in which a number of radial cylinders are recessed. Around the rotor of such a motor is placed a scallone in the form of a wreath, which is provided with lobes on the inside. Rolling parts of pistons placed in the cylinders extend beyond these cylinders against these lobes.

Als aan de cilinders olie wordt toegevoerd bewegen als gevolg van de door de met de lobben samenwerkende rollen van de zuigers op de lobbenkrans uitgeoefende krachten de rotor en de lobbehkrans ten 20 opzichte van elkaar. Indien de lobbenkrans wordt vastgehouden, wordt de rotor derhalve in rotatie gebracht. Evenzo wordt de lobbenkrans in rotatie gebracht als de rotor wordt vastgehouden.When oil is supplied to the cylinders, the rotor and the lobe ring move relative to each other as a result of the forces exerted on the lobe ring by the rollers of the pistons co-acting with the lobes. Therefore, if the lobule ring is held, the rotor is rotated. Likewise, the ring of lobes is rotated when the rotor is held.

Ofschoon dergelijke bekende motoren in theorie aan de door vergelijking (1) gegeven voorwaarde zouden kunnen voldoen, 25 is dit in de praktijk niet het geval, daar de lobben dan een praktisch onrealiseerbare vorm met ondersnijdingen zouden moeten hebben. Ook indien men de theoretisch vereiste vorm zou willen benaderen, ontstaan ongunstig gevormde lobben, die enerzijds aanleiding geven tot zeer hoge ïïertze spanningen, terwijl anderzijds met een derge-30 lijke benaderde vorm van de lobben de rondloopeigenschappen van een dergelijke motor veel te wensen overlaten, zelfs zodanig, dat in een dergelijk geval soms met een beter resultaat een conventionele zui-gerkrukasmotor kan worden gebruikt.Although such known engines could in theory meet the condition given by equation (1), this is not the case in practice, since the lobes should then have a practically unrealizable shape with undercuts. Even if one wishes to approach the theoretically required shape, unfavorably formed lobes arise, which on the one hand give rise to very high stresses, while on the other hand with such an approximate shape of the lobes the running characteristics of such an engine leave much to be desired, even such that, in such a case, sometimes a conventional piston crankshaft engine can be used with better results.

Voorts is een lobbenkrans, die immers qua diameter het 80 0 0 1 15 ft 4 -3- ί grootste onderdeel is van de motor, en inwendig zeer nauwkeurig be- werkt dient te worden, duur en relatief gecompliceerd.Furthermore, a lobe ring, which is the largest part of the engine in terms of diameter, and which has to be machined internally with great precision, is expensive and relatively complicated.

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen.The object of the invention is to overcome the drawbacks outlined.

5 Hiertoe wordt volgens de uitvinding een motor van de be schreven soort gekenmerkt door een op de as aangebrachte, van om-treksnokken voorziene rotor, die is omgeven door een huis, waarin rondom zich radiaal rondom de rotor gelegen cilinders bevinden, waarin zuigers zijn geplaatst, die zijn voorzien van delen die kunnen 10 samenwerken met het omtreksoppervlak van de rotor.For this purpose, according to the invention, a motor of the described type is characterized by a rotor mounted on the shaft, with circumferential cams, which is surrounded by a housing, in which cylinders located radially around the rotor, in which pistons are placed which are provided with parts which can interact with the peripheral surface of the rotor.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening.In the following, the invention will be further described with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 toont schematisch een tekende motor met een lob- benkrans; 15 fig. 2 toont schematisch, een uitvoeringsvorm van een motor volgens de uitvinding; fig. 3 toont voorbeelden van een slagtoenameverloop vooreen aantal motoren volgens de uitvinding; fig. k toont schematisch een variant van de motor van 20 fiS· 2; fig. 5 toont in dwarsdoorsnede schematisch een voorbeeld van een achtcilindermotor volgens de uitvinding; fig. 6 toont een doorsnede langs de lijn VI-VI in fig. 5; fig. 7 toont een detail van een motor volgens de uit- 25 vinding; fig. 8 toont een variant van het detail van fig. 7; fig. 9 toont een aantal mogelijke rotorvormen voor een motor volgens de uitvinding; fig. 10 toont een voorkeursvorm van een rotor in een 30 motor volgens de uitvinding; en fig. 11 toont schematisch op welke wijze een motor volgens de uitvinding hydraulisch kan worden bestuurd.Fig. 1 schematically shows a drawn engine with a lobed rim; Fig. 2 schematically shows an embodiment of a motor according to the invention; Fig. 3 shows examples of a stroke progression for a number of motors according to the invention; Fig. k schematically shows a variant of the motor of 20 fiS2; Fig. 5 schematically shows, in cross section, an example of an eight-cylinder engine according to the invention; Fig. 6 shows a section along the line VI-VI in Fig. 5; Fig. 7 shows a detail of an engine according to the invention; Fig. 8 shows a variant of the detail of Fig. 7; Fig. 9 shows a number of possible rotor shapes for a motor according to the invention; Fig. 10 shows a preferred form of a rotor in a motor according to the invention; and Fig. 11 schematically shows how a motor according to the invention can be hydraulically controlled.

Fig. 1 toont een voorbeeld van een bekende motor met een lobbenkrans. De motor omvat een huis 1, waarbinnen zich de lob- 80 0 0 1 15 %· * — : benkrans 2 bevindt. De lobbenkrans heeft inwendige lobben of nokken en omgeeft een rotor bestaande uit een as 3, waarop een rotor-lichaam k is aangebracht waarin een aantal radiaal geplaatste cilinders 5 is gevormd. In de cilinders zijn. onder buitenwaarts ge-5 richte veerdruk staande zuigers 6 aangebracht. De zuigers 6 zijn voorzien van naar de lobbenkrans gekeerde en met het gelobde oppervlak daarvan samenwerkende rollen 7* Indien onder de zuigers olie onder druk wordt toegevoerd, oefent een aantal rollen druk uit op de flanken van de bijbehorende lobben, waardoor, indien de lobben-10 krans wordt vastgehouden, het rotorlichaam in rotatie wordt gebracht. Ofschoon bij de afgebeelde motor een groot aantal zuigers is toegepast, waarbij elke zuiger per omwenteling van de as een groot aantal werkslagen maakt, is toch een zuivere rondloop niet mogelijk. Zulks is een gevolg van het feit, dat het raakpunt van de T5 rollen en de lobbenkrans slechts in het bovenste dode punt en in het onderste dode punt van de zuigerslag in het verlengde van de hartlijn van de zuiger ligt.Fig. 1 shows an example of a known motor with a lobed ring. The motor comprises a housing 1, within which the lobe 80 0 0 1 15% * *: benkrans 2 is located. The ring of lobes has internal lobes or cams and surrounds a rotor consisting of a shaft 3, on which a rotor body k is arranged, in which a number of radially arranged cylinders 5 are formed. In the cylinders. pistons 6 arranged under outwardly directed spring pressure. The pistons 6 are provided with rollers facing the lobes and co-operating with the lobed surface thereof. * When oil is supplied under pressure under the pistons, a number of rollers exert pressure on the flanks of the associated lobes, so that if the lobes are 10 wreath is held, the rotor body is rotated. Although a large number of pistons are used in the engine shown, each piston making a large number of working strokes per revolution of the shaft, a clean run-out is still not possible. This is due to the fact that the contact point of the T5 rollers and the lobes are only in the top dead center and in the bottom dead center of the piston stroke in line with the center line of the piston.

Hierdoor zouden de lobben om aan vergelijking (1) te kunnen voldoen een andere vorm moeten hebben, die, zoals reeds werd aangegeven, in 20 de praktijk niet is te realiseren.As a result, the lobes, in order to be able to satisfy equation (1), should have a different shape, which, as already indicated, cannot be realized in practice.

De uitvinding verschaft nu een principieel anders geconstrueerde motor, waarbij de zuigerbewegingen zodanig kunnen worden bestuurd, dat wel een ideale rondloop mogelijk is.The invention now provides a fundamentally differently constructed motor, in which the piston movements can be controlled in such a way that an ideal run-out is possible.

Fig. 2 toont schetsmatig het principe van een motor vol-25 gens de uitvinding. De afgebeelde motor omvat een rotor bestaande uit een van een nokkenschijf 20 voorziene as 21, waaromheen een aantal in een niet afgebeeld huis geplaatste cilinders radiaal symmetrisch is gegroepeerd. Bij wijze van voorbeeld is een nokkenschijf met drie nokken 26, 27, 28 getoond en zijn vier cilinders 22 t/m 25 30 toegepast, waarin zich bijbehorende zuigers 30 t/m 33 bevinden. De zuigers werken via rollen en vaste drijfstangen 3^ samen met de nokkenschijf.Fig. 2 schematically shows the principle of an engine according to the invention. The illustrated engine comprises a rotor consisting of a shaft 21 provided with a cam disc 20, around which a number of cylinders placed in a housing (not shown) are grouped radially symmetrically. By way of example, a cam disk with three cams 26, 27, 28 is shown and four cylinders 22 to 25 are used, in which there are associated pistons 30 to 33. The pistons cooperate with the cam disk via rollers and fixed connecting rods 3 ^.

Uit berekeningen, waarop in het volgende nog nader zal worden ingegaan, blijkt dat met een volgens het aangegeven principe 35 opgebouwde motor inderdaad een zuivere rondloop kan worden 80 0 0 1 15 * * -5- j j bewerkstelligd. De daarvoor benodigde vorm van de nokken is in de praktijk op relatief eenvoudige wijze te realiseren.From calculations, which will be discussed in more detail below, it appears that with a motor built according to the stated principle 35 a pure run-out can indeed be achieved. The shape of the cams required for this can in practice be realized in a relatively simple manner.

Teneinde te voldoen aan vergelijking (1) dienen de ar-beidsslagen van de zuigers op geschikte wijze op elkaar aan te slui-5 ten. Voorts dient bij voorkeur vermeden te worden dat de motor '’dode" punten heeft, die stilstand of startmoeilijkheden tot gevolg zouden kunnen hebben. Dit gevaar is vooral bij langzaam lopende motoren geenszins denkbeeldig. Uit deze twee overwegingen volgt reeds,, dat de motor tenminste twee zuigers dient te hebben, en dat het aan— 10 tal nokken ongelijk aan het aantal zuigers dient te zijn, en dat het; produkt van het aantal nokken en het aantal zuigers bij voorkeur tenminste zes dient te zijn.In order to comply with equation (1), the working strokes of the pistons must suitably connect to each other. Furthermore, it should preferably be avoided that the engine has "dead" points, which could lead to standstill or starting difficulties. This danger is by no means imaginary, especially with slow-running engines. It follows from these two considerations that the engine is at least should have two pistons, and that the number of cams should be different from the number of pistons, and that the product of the number of cams and the number of pistons should preferably be at least six.

Eet is op verschillende manieren mogelijk aan vergelijking (1) te voldoen. Een eerste mogelijkheid is het verloop van de 15 werkslag van elke zuiger zodanig te kiezen, dat geldt: S(00 = ba + c (2) waarin b en c constanten zijn. Een slagverloop dat aan deze voorwaarde (2) voldoet correspondeert met een rechthoekig slagtoename-verloop, waarvoor geldt dS/da = b (constant).It is possible to satisfy equation (1) in various ways. A first possibility is to choose the course of the 15 stroke of each piston, such that: S (00 = ba + c (2) in which b and c are constants. A stroke course that meets this condition (2) corresponds to a rectangular stroke increment, for which dS / da = b (constant).

20 In fig. 3 is voor een aantal motoren een mogelijk slag- toenameverloop getoond.Fig. 3 shows a possible stroke increase progression for a number of motors.

In deel a van fig. 3 is een rechthoekig slagtoenameverloop voor een lenslagmotor met twee cilinders uitgezet. Met de term lenslagmotor wordt een motor bedoeld, waarvan de zuigers bij elke asomwenteling 25 een werkslag maken. Dit betekent, dat de nokkenschijf een nok heeft.In part a of fig. 3 a rectangular stroke progression for a two-cylinder bilge blow motor is plotted. By the term bilge motor is meant a motor, the pistons of which make a working stroke with each shaft revolution. This means that the cam disc has a cam.

Bij een n-slagmotor maakt elke zuiger bij elke ascmwenteling n werk-slagen en heeft de nokkenschijf n nokken.With an n-stroke motor, each piston makes n working strokes with every shaft rotation and the cam disc has n cams.

Uit fig. 3a blijkt, dat een éénslag tweecilindermotor in beginsel zuiver rond kan lopen bij een rechthoekig slagtoenamever-30 loop, dat wil zeggen dat gedurende de werkslag van elke zuiger geldt dS/da= constant. Als voor elke zuiger een werkslag van l60° en een uitdrijfslag van 180° wordt gekozen en de werkslag van de ene zuiger begint als die van de andere zuiger eindigt geldt, zoals uit de figuur blijkt, gedurende een gehele omwenteling: 80 0 0 1 15 I' > . ; 4 s(i)/a.«.'" d s(a)/4*· “nstant· ;It can be seen from Fig. 3a that a single-stroke two-cylinder engine can in principle run smoothly with a rectangular stroke increase flow, that is to say that during the working stroke of each piston dS / da = constant. If for each piston a working stroke of 160 ° and an expulsion stroke of 180 ° is chosen and the working stroke of one piston starts when that of the other piston ends, as shown in the figure, the whole revolution applies: 80 0 0 1 15 I '>. ; 4 s (i) / a. «. '" D s (a) / 4 * · "nstant ·;

Bij een dergelijke motor is uitsluitend een rechthoekig slagtoenameverloop mogelijk indien zuivere rondloop wordt nagestreefd. Een "bezwaar dat zich bij een Inslag tweecilindermotor in 5 de praktijk voordoet is, dat als gevolg van fabricagetoleranties de werkslagen van beide cilinders in de praktijk niet goed op elkaar kunnen aansluiten hetgeen ofwel tot extreem hoge oliedrukpieken ofwel een kortstondig volledig wegvallen van de oliedruk in beide cilinders tot gevolg kan hebben, waardoor tevens de zuivere rondloop 10 wordt verstoord. Soortgelijke problemen kunnen zich ook bij meer-slagmotoren met meer cilinders voordoen bij een rechthoekig slag-toenameverloop.With such a motor, a rectangular stroke increase progression is only possible if a clean run-out is pursued. A drawback that occurs in practice with a weft two-cylinder engine is that, due to manufacturing tolerances, the working strokes of both cylinders cannot connect properly in practice, which leads either to extremely high oil pressure peaks or a brief complete loss of oil pressure in can result in both cylinders, thereby also disrupting the clean run-out 10. Similar problems can also arise with multi-stroke multi-cylinder engines with a rectangular stroke-increase course.

Ook heeft een êenslag tweecilindermotor dode punten bij 0° en 180° hetgeen zonder extra maatregelen tot startmoeilijkheden 15 aanleiding zou kunnen geven. Deze extra maatregelen zouden moeten bestaan uit toepassing van een inrichting die een even groot koppel kan leveren, hetgeen in de praktijk economisch onverantwoord is.A single stroke twin-cylinder engine also has dead points at 0 ° and 180 °, which could give rise to starting difficulties without additional measures. These additional measures should consist of the use of a device that can supply the same amount of torque, which is economically irresponsible in practice.

Tenslotte kan een eênslag tweecilindermotor slechts een beperkt koppel leveren vergeleken met meerslagmotoren.Finally, a single-cylinder two-cylinder engine can only deliver limited torque compared to multi-stroke engines.

20 Soortgelijke overwegingen gelden voor lenslag meercilin- der motoren, met dien verstande, dat bij drie of meer cilinders de werkslagen van de verschillende zuigers gedeeltelijk overlappend kunnen worden gekozen zodat geen dode punten ontstaan. De door een dergelijke overlapping optredende rondloopfouten kunnen worden on-25 dervangen door in de overlappende gedeelten van de werkslagen het slagtoenameverloop complementair toenemend respektievelijk afnemend te kiezen. Het totale slagtoenameverloop van elke zuiger is dan bijvoorbeeld trapeziumvormig of sinustrapeziumvoraiig, dat wil zeggen dat de trapeziumvorm sinus-kwadraatvormig gebogen schuine zij-30 den heeft.Similar considerations apply to lens-stroke multi-cylinder engines, with the proviso that with three or more cylinders, the working strokes of the different pistons can be selected partly overlapping so that no dead ends occur. The run-out errors which occur as a result of such an overlap can be overcome by choosing the stroke increase course complementary increasing and decreasing in the overlapping parts of the working strokes. The total stroke progression course of each piston is then, for example, trapezoidal or sinus trapezoidal, that is to say that the trapezoidal shape has sine-squared curved oblique sides.

Ook hier blijft echter het bezwaar bestaan van een relatief gering motorkoppel.Here too, however, the drawback remains of a relatively small motor torque.

Tweeslagmotoren kunnen bij hetzelfde cilindertal en bij dezelfde boring en slag een tweemaal zo groot vermogen leveren als 80 0 0 1 15 • <> 4 -7- ί ' \ een éénslagmotor, en kunnen eveneens bij een geschikt gekozen slagtoenameverloop zuiver rondlopen. De tweeslag viercilindermotor heeft; echter weer dode punten, waarbij de zuigers alle ofwel in het bovenste dode punt ofwel in het onderste dode punt staan. Ook hier is 5 slechts een rechthoekig slagtoenameverloop mogelijk.Two-stroke engines with the same number of cylinders and with the same bore and stroke can deliver twice the power of 80 0 0 1 15 • <> 4 -7- ί '\ a single-stroke engine, and can also run smoothly with a suitably selected stroke increase progression. The two-stroke four-cylinder engine has; however dead points again, with the pistons all in either the top dead center or the bottom dead center. Here too, only a rectangular stroke progression is possible.

De tweeslag achtcilindermotor heeft geen dode punten en biedt· bovendien een relatief groot aantal mogelijkheden om de vorm van het slagtoenameverloop te kiezen met behoud van de zuivere rondloop. In deel b van fig. 3 is een rechthoekig slagtoenameverloop 10 voor de acht zuigers van een tweeslag achtcilindermotor uitgezet, alsmede Σ dS/, waaruit blijkt dat Σ dS/, T .The two-stroke eight-cylinder engine has no dead spots and, moreover, offers a relatively large number of options for choosing the shape of the stroke increment while retaining the clean run-out. Part b of FIG. 3 shows a rectangular stroke increment 10 for the eight pistons of a two-stroke eight-cylinder engine, as well as Σ dS /, showing that Σ dS /, T.

aet a<Xaet a <X

bij een dergelijke motor constant is voor een gehele omwenteling van de rotor.with such a motor it is constant for a whole revolution of the rotor.

In plaats van een rechthoekig slagtoenameverloop kan bij-15 voorbeeld 'ook een driehoekig slagtoenameverloop worden gekozen, waarbij dS/^ voor de eerste cilinder bijvoorbeeld lineair toeneemt van 0° tot ί+5° en van 180° tot 225° en lineair afneemt van hj0 tot 90° en van 225° tot 270°.For example, instead of a rectangular stroke increase progression, a triangular stroke increase progression can also be chosen, wherein dS / ^ for the first cylinder, for example, increases linearly from 0 ° to ί + 5 ° and from 180 ° to 225 ° and decreases linearly from hj0. up to 90 ° and from 225 ° to 270 °.

De overige zuigers hebben met telkens een verschuiving van ^5° een 20 gelijkvormig slagtoenameverloop. Ook dan is Γ dS/^ constant gedurende een gehele asomwenteling.The other pistons have a uniform stroke increase course with a displacement of ^ 5 °. Even then Γ dS / ^ is constant during an entire shaft revolution.

Deel c van fig. 3 toont een driehoekig slagtoenameverloop van een tweeslag achtcilindermotor, waarbij slechts het slagtoenameverloop van de eerste vier zuigers is getoond. Uit deel c van 25 fig· 3 blijkt dat ook bij een driehoekig slagtoenameverloop pieken in Σ dS/, kunnen optreden Indien als gevolg van fabricagetoleran-dot· ties de werkslagen van twee zuigers elkaar zouden overlappen. De gevolgen zijn dan echter veel geringer dan bij een rechthoekig slagtoenameverloop, doordat in de eventueel overlappende perioden het 30 slagtoenameverloop bij de driehoekige vorm nog slechts een geringe waarde heeft. De hoogte van de pieken is nu afhankelijk van de mate van overlapping, hetgeen bij een rechthoekig slagtoenameverloop niet het geval is. Hetzelfde geldt voor een sinuskwadraatvormig slagtoenameverloop en in iets mindere mate voor een trapeziumvcrmig en 80 0 0 1 15 -8- ' i ; t ι een sinuskvadraal>trapezi.mvarmig slagtoenameverloop. 'Part c of Fig. 3 shows a triangular stroke progression of a two-stroke eight-cylinder engine, showing only the stroke progression of the first four pistons. From part c of fig. 3 it appears that peaks in Σ dS /, can also occur with a triangular stroke progression if, due to manufacturing tolerances, the working strokes of two pistons would overlap. However, the consequences are then much smaller than with a rectangular stroke increase course, because in the possibly overlapping periods the stroke increase course with the triangular shape has only a small value. The height of the peaks now depends on the degree of overlap, which is not the case with a rectangular stroke progression. The same is true for a sine-squared stroke increment and, to a lesser extent, for a trapezoidal shape and 80 0 0 1 15 -8 -1; t ι a sinus kvadraal> trapezi.marmy stroke progression. '

De gunstige eigenschappen van een tveeslag achtcilindermotor treden ook op hij een drieslag viercilindermotor en hij een drieslag achtcilindermotor,. zoals met hehulp van soortgelijke dia-5 grammen als weergegeven in fig. 3 eenvoudig is na te gaan.The favorable properties of a four-cylinder eight-stroke engine also occur with a three-cylinder four-stroke engine and a three-cylinder three-stroke engine. as with the aid of similar diagrams as shown in fig. 3 it is easy to check.

Opgemerkt wordt, dat een drieslag achtcilindermotor hij gelijkblijvende boring en slag een 1,5 maal zo groot slagvolume heeft als een tweeslag achtcilindermotor, zodat voor hetzelfde afgegeven vermogen kau worden volstaan met een lagere werkdruk hetgeen 10 de levensduur ten goede komt.It should be noted that a three-stroke eight-cylinder engine has a constant bore and stroke of 1.5 times the stroke volume as a two-stroke eight-cylinder engine, so that for the same power output, a lower operating pressure will suffice, which will improve the service life.

Evenzo heeft een drieslag achtcilindermotor een tweemaal zo groot slagvolume als een drieslag viercilindermotor hij gelijkblijvende boring en slag.Likewise, a three-stroke eight-cylinder engine has twice the displacement of a three-stroke four-cylinder engine, with consistent bore and stroke.

Deel d van fig. 3 toont een sinuskwadraatvormig slag- 15 toenameverloop voor de vier cilinders van een drieslag viercilinder- 2 motor. Omdat 2 cLS/,^ constant moet zijn is hier sprake van een sin Q w 2 vorm voor de opgaande flank en van een cos* vorm voor de neergaande flank van het slagtoenameverloop of omgekeerd.Part d of Figure 3 shows a sine-squared stroke increment for the four cylinders of a three-stroke four-cylinder engine. Since 2 cLS /, ^ must be constant, this is a sin Q w 2 shape for the rising edge and a cos * shape for the falling edge of the stroke increment or vice versa.

Een drieslag viercilindermotor is reeds in fig. 2 afge-20 beeld. Een drieslag achtcilindermotor kan op eenvoudige wijze worden verkregen door tussen elk tweetal cilinders van de viercilindermotor nog een cilinder aan te brengen.A three-stroke four-cylinder engine is already shown in Fig. 2. A three-stroke eight-cylinder engine can be obtained in a simple manner by arranging another cylinder between each pair of cylinders of the four-cylinder engine.

Fig. k toont evenals fig. 2 schematisch een drieslag-motor volgens de uitvinding, waarbij echter rollen Uo direkt mid-25 dels een as U1 aan de zuigermantels zijn bevestigd. Op deze wijze kan de motor compacter worden gebouwd. In plaats van rollen kunnen ook kogels worden gebruikt, die op dezelfde wijze kunnen worden bevestigd.Fig. k, like Fig. 2, schematically shows a three-stroke engine according to the invention, in which, however, rollers U0 are directly attached to the piston jackets by means of a shaft U1. In this way the motor can be built more compactly. Bullets can be used instead of rollers, which can be attached in the same way.

Volgens de uitvinding kunnen in plaats van zuigers, 30 voorzien van rollen of kogels al dan niet in combinatie met vaste drijfstangen, met voordeel ook uitsluitend kogels worden toegepast.According to the invention, instead of pistons, provided with rollers or balls, optionally in combination with fixed connecting rods, it is also advantageous to use only balls.

Een dergelijke motor is schematisch afgebeeld in de figuren 5 sn 6.Such an engine is schematically depicted in Figures 5-6.

Ofschoon men op het eerste gezicht zou verwachten, dat bij toepassing van een kogel als zuiger de afdichting in de bijbe- 80 0 0 1 15 -9- horende cilinder veel te wensen zou overlaten, is tij uitgebreide proefnemingen gebleken, dat zulks verrassenderwijze niet het geval behoeft te zijn, zelfs niet indien in de cilinder pui werkdrukken van 300 ato of meer optreden. De toepassing van kogelzuigers biedt 5 het voordeel, dat een zeer compacte bouw van de motor mogelijk is.Although it would at first sight be expected that if a ball was used as a piston the seal in the associated cylinder would leave much to be desired, extensive tests have shown that this surprisingly does not need not be the case, even if working pressures of 300 ato or more occur in the cylinder. The use of ball pistons offers the advantage that a very compact construction of the engine is possible.

Een ander voordeel is, dat de benodigde kogels reeds met zeer nauwkeurige maatvoering in de handel zijn en aanzienlijk goedkoper zijn dan van kogels of rollen voorziene zuigers.Another advantage is that the required balls are already on the market with very accurate dimensions and are considerably cheaper than pistons provided with balls or rollers.

Fig. 5 toont in dwarsdoorsnede schematisch een drieslag 10 achtcilindermotor volgens de uitvinding, waarbij kogels als zuigers zijn toegepast. Fig. 6 toont een doorsnede langs de lijn VI-VI in fig. 5.Fig. 5 schematically shows, in cross section, a three-stroke eight-cylinder engine according to the invention, in which balls are used as pistons. Fig. 6 shows a section along the line VI-VI in FIG. 5.

De afgebeelde motor omvat een huis 50, waarin acht cilinders 51 zijn voorzien. In de cilinders 51 bevinden zich kogei-15 zuigers 52 t/m 55· In het huis bevindt zich een as 56, waarop een rotor 5T met drie nokken is gevormd of aangebracht. As en rotor kunnen uit één smeedstuk zijn vervaardigd. De rotor kan zowel linksom als rechtsom draaien. Indien de rotor rechtsom draait, zoals aangegeven met een pijl 58, zijn de kogelzuigers 52 bezig met de werkslag, 20 terwijl de kogelzuigers 53 bezig zijn met de uitdrijfslag. De kogel-zuiger 5^ bevindt zich in het onderste dode punt, terwijl de kogel-zuiger 55 zich in het bovenste dode punt bevindt.The illustrated engine includes a housing 50, in which eight cylinders 51 are provided. In the cylinders 51 there are cow-pistons 52-55. In the housing there is a shaft 56 on which a rotor 5T with three cams is formed or mounted. Shaft and rotor can be made from one forging. The rotor can rotate both left and right. If the rotor rotates clockwise, as indicated by an arrow 58, the ball pistons 52 are engaged in the working stroke, while the ball pistons 53 are engaged in the expulsion stroke. The ball piston 5 ^ is in the bottom dead center, while the ball piston 55 is in the top dead center.

In de figuren 5 en 6 heeft de rotor 57 een vlak loop-vlakprofiel. Dit is nog eens schematisch getoond in fig. 7. In fig.In Figures 5 and 6, the rotor 57 has a flat tread profile. This is again schematically shown in fig. 7. In fig.

25 7 is het vlakke loopvlak van de rotor aangegeven met 71 en een kogel- zuiger met 70. 1The flat running surface of the rotor is indicated by 71 and a ball piston by 70. 1

Met in de kogellagertéchniek bekende berekeningsmethoden is te berekenen, dat een gekromd loopvlakprofiel van de rotor, zoals in fig. 8 is aangegeven met 80, een grotere belastbaarheid 30 van kogel en rotor bewerkstelligt, waardoor de werkdruk in de motor hoger kan zijn. In de praktijk kan de radius van het holle loopvlakprofiel van de rotor bijvoorbeeld 1,05 maal de straal van de kogel bedragen.Calculation methods known in the ball bearing technique can be used to calculate that a curved tread profile of the rotor, as indicated by 80 in Fig. 8, achieves a greater load capacity of the ball and rotor, so that the working pressure in the motor can be higher. In practice, the radius of the hollow tread profile of the rotor can be, for example, 1.05 times the radius of the ball.

De vorm van de rotor is afhankelijk van het in een be- 80 0 0 1 15 -10- paald geval gekozen slagtoenameverloop, van de gewenste slag en van de diameter van de kogelzuigers. Het is duidelijk, dat de slag niet veel groter kan zijn dan de halve diameter van de kogelzuigers.The shape of the rotor depends on the stroke progression selected in a specific case, on the desired stroke and on the diameter of the ball pistons. It is clear that the stroke cannot be much greater than half the diameter of the ball pistons.

Het is van belang dat de minimale kromtestraal die langs 5 de rotorrand optreedt zo groot mogelijk is, omdat dan ook de belastbaarheid zo groot mogelijk is.It is important that the minimum radius of curvature that occurs along the rotor edge is as great as possible, because the load capacity is then also as great as possible.

Fig. 9 toont de vorm van de rotorrand bij een verhouding tussen maximale slag en.kogelzuigerdiameter van 0,U waarbij de ingeschreven cirkel van de rotor een straal heeft, die 1,5 maal de kogel-10 zuigerdiameter bedraagt. Met de streeplijn 90 is de rotorrandvorm voor een rechthoekig slagtoenameverloop getekend. De puntstreeplijn 91 geeft de rotorrandvorm voor een sinustrapeziumvormig slagtcename-verloop, en de ononderbroken zijn 92 geeft de rotorrandvorm voor een driehoekvormig slagtoenameverloop.Fig. 9 shows the shape of the rotor rim at a ratio between maximum stroke and ball piston diameter of 0.1, the inscribed circle of the rotor having a radius 1.5 times the ball-piston diameter. Dashed line 90 shows the rotor edge shape for a rectangular stroke increment. The dashed line 91 indicates the rotor edge shape for a sinus trapezoidal stroke increase progression, and the continuous line 92 indicates the rotor edge shape for a triangular stroke increase progression.

15 Ofschoon de drie afgebeelde rotorvormen geen van alle fa- bricagetechnische problemen zouden oproepen en ook in de praktijk een bruikbare motor zouden verschaffen, blijkt toch de rotorrandvorm behorend bij het driehoekvormig slagtoenameverloop bij de gekozen verhoudingen het gunstigst.Although the three rotor shapes shown would not pose any of the manufacturing problems and would also provide a useful motor in practice, the rotor edge shape associated with the triangular stroke increase course proves to be the most favorable.

20 Dit is mede een gevolg van het feit, dat bij een driehoek vormig slagtoenameverloop, zoals reeds opgemerkt, de gevolgen van een niet exacte aansluiting van de werkslagen van verschillende zuigers veel geringer zijn dan bij bijvoorbeeld een rechthoekig slagtoenameverloop. Indien niet alleen het begin of eind van e.en slag ten 25 opzichte van de ideale toestand als gevolg van fabricagetoleranties een weinig is verschoven, doch de gehele slag van een der zuigers iets te vroeg of te laat wordt afgewikkeld, heeft dit bij een driehoekvormig slagtoenameverloop ook een geringere verstoring van de rondloop ten gevolge dan bij een sinuskwadraatvormig of een trape-30 ziumvormig slagtoenameverloop, aangezien een driehoekvormig slagtoenameverloop in het algemeen minder steil verloopt zodat afwijkingen tijdens de slagtoename in absolute zin kleiner zijn. Bovendien zijn deze afwijkingen gedurende het slagtoenameverloop constant.This is partly due to the fact that, as has already been noted, the effects of an inaccurate connection of the working strokes of different pistons are much smaller with a triangle-shaped stroke increase progression than, for example, with a rectangular stroke increase progression. If not only the beginning or end of a stroke has shifted slightly from the ideal state due to manufacturing tolerances, but the entire stroke of one of the pistons is unwound a little too soon or too late, this has a triangular shape Stroke increase course also has a smaller disturbance of the run-out than with a sine-square or a trapezoidal stroke increase course, since a triangular stroke increase course is generally less steep, so that deviations during the stroke increase are smaller in absolute terms. Moreover, these deviations are constant during the stroke increase course.

In het laatste geval is de rotorrand tussen de nokken nagenoeg recht.In the latter case, the rotor edge between the cams is almost straight.

80 0 0 1 15 -11-.80 0 0 1 15 -11-.

Indien de maximale slag iets groter gekozen wordt, nl.If the maximum stroke is chosen slightly larger, viz.

0,UlT maal de diameter van de kogelzuiger, en de straal van de ingeschreven cirkel van de rotor 1,25 maal de kogelzuigerdiameter wordt gekozen, ontstaat een rotorvorm, die op ieder punt een positieve 5 kromming heeft, dat wil zeggen bol is. Een achtcilindermotor met een dergelijke rotor is schematisch getoond in fig. 10.0. UlT times the diameter of the ball piston, and the radius of the inscribed circle of the rotor is chosen 1.25 times the ball piston diameter, a rotor shape is created which has a positive curvature at each point, that is to say convex. An eight-cylinder engine with such a rotor is shown schematically in Fig. 10.

Opgemerkt wordt, dat met behoud van de goede rondloop-eigenschappen een groot aantal rotorvormen in de praktijk bruikbaar is. De bij een bepaalde keuze van het cilindertal, het slagtoe-10 nameverloop de maximale slag, de kogelzuigerdiameter en de straal van de ingeschreven cirkel mogelijke rotorvormen kunnen meetkundig worden geconstrueerd of met een geschikt canputerprogramma worden berekend, en zullen hier kortheidshalve niet nader worden beschreven en afgebeeld.It is noted that, while retaining the good run-out properties, a large number of rotor shapes can be used in practice. The rotor shapes possible with a certain number of cylinder numbers, the stroke progression, the maximum stroke, the ball piston diameter and the radius of the inscribed circle can be constructed geometrically or can be calculated with a suitable cannula program, and will not be described here for brevity and shown.

Opgemerkt wordt, dat in het voorgaande de motor volgens de uitvinding slechts is beschreven voor zover het details betrof die van wezenlijk belang zijn voor de uitvindingsgedachte. In een praktische uitvoeringsvorm kan de motor volgens de uitvinding bijvoorbeeld met bouten op het huis bevestigde, losneembare cilinder-20 koppen hebben, waardoor montage en onderhoud worden vereenvoudigd. Voorts zijn de cilinders of de cilinderkoppen voorzien van leidingen voor het toevoeren en afvoeren van het hydraulisch medium en zijn door de motoras aangedreven stuurmiddelen aanwezig, die bewerkstelligen dat het hydraulisch medium op de juiste tijdstippen aan 25 de cilinders wordt toegevoerd, dan wel uit de cilinders wordt afgevoerd .It should be noted that the motor according to the invention has been described in the foregoing only insofar as it concerned details which are essential for the inventive idea. In a practical embodiment, the engine according to the invention may have, for example, bolts mounted on the housing, detachable cylinder heads, simplifying assembly and maintenance. Furthermore, the cylinders or the cylinder heads are provided with pipes for supplying and discharging the hydraulic medium and control means driven by the motor shaft are present, which ensure that the hydraulic medium is supplied to the cylinders or from the cylinders at the correct times. is disposed of.

Een voorbeeld van een wijze, waarop de toevoer en afvoer van het hydraulisch medium bij een drieslag viercilindermotor volgens de uitvinding kan worden bewerkstelligd is schematisch getoond 30 in fig. 11. Elk tweetal tegenover elkaar liggende cilinders wordt bestuurd door een enkele vierwegschuif 110 respektievelijk 111. Deze schuiven kunnen hetzij direkt middels een met de motoras gekoppelde of daarop aangebrachte stuumokkenschijf, hetzij door middel van een soortgelijke stuumokkenschijf bediende voorstuurschuiven 112, 113, 80 0 0 1 15 » <- -12- zoals afgebeeld, worden bediend. De pomp voor het hydraulisch medium is aangegeven met P. Een andere mogelijkheid is toepassing van een bekende stuurspiegel of stuurrotor.An example of a manner in which the supply and discharge of the hydraulic medium can be effected in a three-stroke four-cylinder engine according to the invention is shown schematically in Fig. 11. Each pair of opposing cylinders is controlled by a single four-way slide 110 and 111, respectively. These slides can be operated either directly by a strut cam disc coupled to or mounted on the motor shaft, or pilot sliders 112, 113, 80 0 0 1 15 <- -12- as shown, operated by means of a similar stub cam disc. The pump for the hydraulic medium is indicated with P. Another possibility is the use of a known steering mirror or steering rotor.

Voorts wordt opgemerkt dat een motor volgens de uitvin-5 ding op soortgelijke wijze als bekende zuigermotoren kan worden uitgevoerd als compressor of pomp. yoorbeeldIt is further noted that an engine according to the invention can be designed as a compressor or pump in a manner similar to known piston engines. yoorbeeld

Een drieslag achtcilindermotor volgens de uitvinding, voorzien van kogelzuigers met een driehoekig slagtoenameverloop,.A three-stroke eight-cylinder engine according to the invention, equipped with ball pistons with a triangular stroke increase course.

10 een kogelzuigerdiameter van 80 mm en een slag van 32£ mm kan bij een maximale werkdruk van 320 ato een koppel van 20000 Hm afgeven. Bij een kogelzuigerdiameter van 250 mm en een slag van 100 mm is bij dezelfde maximale werkdruk een koppel van 600000 ïfm mogelijk.10 a ball piston diameter of 80 mm and a stroke of 32 lb mm can deliver a torque of 20000 Hm at a maximum working pressure of 320 ato. With a ball piston diameter of 250 mm and a stroke of 100 mm, a torque of 600000 µm is possible at the same maximum working pressure.

C-rotere koppels, en ook vermogens, kunnen worden verkre-15 gen met bijvoorbeeld een drieslag twaalfcilindermotor of door twee of meer cilinderblokken in een·.'huis op één as te monteren, die is voorzien van twee of meer nokkenschijven naast elkaar of van een enkele verbrede nokkenschijf met meerdere sporen of rolbanen naast elkaar. Met een dergelijke drieslagmotor voorzien van tweemaal acht 20 cilinders is een koppel van 1200000 Urn bereikbaar.C-rotational torques, as well as powers, can be obtained with, for example, a three-stroke twelve-cylinder engine or by mounting two or more cylinder blocks in a housing on one shaft, which is provided with two or more cam discs side by side or of a single widened cam disc with multiple tracks or roller tracks side by side. With such a three-stroke engine with two eight 20 cylinders, a torque of 1200000 Urn can be achieved.

Tenslotte wordt nog opgemerkt, dat de levensduur van de motor onder meer bepaald wordt door het aantal drukwisselingen of afrollingen van de rollen of kogelzuigers. Dit aantal is bij een vergelijkbaar vermogen kleiner bij een motor volgens de uitvinding 25 dan bij een bekende motor met een lobbehkrans, zodat een motor volgens de uitvinding een langere levensduur heeft.Finally, it should be noted that the life of the engine is determined, among other things, by the number of pressure changes or unrolling of the rollers or ball pistons. At a comparable power, this number is smaller with a motor according to the invention than with a known motor with a lobed ring, so that a motor according to the invention has a longer service life.

80 0 0 1 1580 0 0 1 15

Claims

Hydraulic piston motor, capable of delivering high torque to an output shaft at low speed, comprising a number of pistons, the movement of which is controlled by cams, characterized by a rotor provided on the shaft with circumferential cams, which is surrounded through a housing in which cylinders radially symmetrical about the rotor are located, in which pistons are provided, which are provided with parts which can co-act with the circumferential surface of the rotor.

Hydraulic motor according to claim 1, characterized in that the circumferential shape of the rotor is such that the sum of the derivatives of the working stroke progression S of all pistons during one revolution is the same at each moment.

Hydraulic piston motor according to claim 2, characterized in that each piston is provided with a roller member which can cooperate with the circumferential surface of the rotor.

Hydraulic motor according to claim 3, characterized in that the rolling element is connected to the piston via a fixed connecting rod.

Hydraulic motor according to claim 2, characterized in that the pistons are formed by balls, which also co-act directly with the circumferential surface of the rotor,

Hydraulic motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the number of pistons is at least one greater than the number of rotor cams.

Hydraulic motor according to claim 5, characterized in that the rotor has two opposing cams, and that eight pistons and cylinders are provided.

Hydraulic motor according to claim 6, characterized by a rotor with three radially symmetrically arranged cams and four pistons and cylinders.

Hydraulic motor according to claim 6, characterized by a rotor with three radially symmetrically arranged cams and 800 0 1 15 1 -kh pistons and cylinders.

Hydraulic motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the stroke progression of each piston is constant during the working stroke.

11. A hydraulic motor according to any one of the preceding claims, characterized in that each working stroke of a piston coincides at least partially with a working stroke of another piston, and in the coincident portion the stroke progression of the piston, which first stroke has begun, decreases while the stroke progression of the other piston increases complementarily.

Hydraulic motor according to claim 11, characterized in that in the coincident portion of the working strokes the stroke progression decreases or decreases linearly. increases.

Hydraulic motor according to claim 11, characterized in that in the coincident part of the working strokes, the stroke progression decreases or decreases in sine squared form. cosine squared increases, or cosine squared decreases resp. sinus squared increases.

Hydraulic motor according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the stroke progression during the working stroke of each piston is triangular, the triangular shapes being congruent and isosceles.

15. Hydraulic motor according to any one of claims 5 to 14, characterized in that the peripheral surface of the rotor is provided with a hollow roller track for the ball pistons.

Hydraulic motor according to claim 15, characterized in that the hollowing radius of the roller track is 1.05 times the radius of the ball pistons.

Hydraulic motor according to claim 8 or 9 and 14, 30, characterized in that the stroke of each ball piston is 0.417 times the diameter of the ball and in that the radius of the inscribed circle of the rotor shape is 1.25 times the ball diameter.

Hydraulic motor according to any one of the preceding claims, characterized by a number of equal, adjacent cylinders, 80, 0 0 1 15 -15 cylinders, the pistons of the cylinder cylinders cooperating with a widened cam surface of a single rotor.

Hydraulic motor according to claim 18, characterized in that the widened cam surface at each crown of 5 cylinders is provided with a hollow roller track.

20. Hydraulic motor according to one of the preceding claims, used in known manner as a pump or compressor. 80 0 0 1 15